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晶界烧结陶瓷 精选

已有 5763 次阅读 2010-11-3 09:36 |个人分类:甬道行|系统分类:科研笔记| 超低温烧结

吕喆兄提到场强辅助烧结和焊法相关,很妙。陶瓷烧结本质上就是消除界面,把陶瓷粉体颗粒焊接起来,这个焊需要能量,一般都采用马弗炉和高温炉,也就是通过外部整体加热,使得粉体表面原子获得能量,能够迁移到相邻粉体上去,从而填充间隙气孔,获得致密陶瓷块体。原子扩散可以走表面(或后期的晶界),也可以通过粉体的体扩散,后者动力学上少了一个幂次,所以大家普遍关注界面原子动力学。整体加热是晶粒晶界都加热,晶粒的体积显然大了不知多少倍。而如果能实现晶界主动加热‘焊接’,晶粒放假,那么真是少用了很多能量!晶粒不主动也不被动加热就会停止生长,这个分析刚好和Raj另一篇文章的结果吻合(Enhanced Sintering Rate of Zirconia Through the Effect of a Weak dc Electric Field on Grain Growth, Di Yang, Rishi Raj, Hans Conrad, JACeS, early view)。该文给出了晶粒长大被抑制的证据。很有意思的是虽然前一篇文献讨论方法和试验方法都和这一篇相似,但里面作者还是说了一句huge leap from work of Yang...,不就是电压加大一点嘛。

界面往往都是高阻态,而且有空间电荷,这成为上一篇参考文献讨论的重点。现在微波烧结和电场辅助烧结的做法已经很多,但是机理还都不明确。这两篇文献让我想到其实可能都是晶界主动烧结方式,如微波烧结,在一定的温度下,陶瓷体的透波特性和界面处的吸波能力都得到增强,所以可以短时间烧结,但是目前普遍缺乏高温下的材料介电特性,所以不便于讨论。FAST方法也是如此,你必须先通过外围石墨升温到一定程度,然后发挥电场的优势,否则和热压烧结没有区别。这两种新型的烧结方法都可能利用到界面物理参数在高温下的变化。

仅仅是猜想,还需要一定的实验来验证。



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